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缩放与掩膜反射率图像

来源: https://vis-webcontent.s3.amazonaws.com/quickguides/Image+Preprocessing/Scale+Mask+Reflectance/index.html#/

课程内容

第 1 课，共 1 课

缩放与掩膜反射率图像

在本快速指南中，您将：

  • 打开并显示一幅地表反射率图像。
  • 缩放像元值，使其范围在 0 到 1 之间。
  • 应用一个掩膜，将大于 1 的异常值设为“无数据”。

示例数据

下载下方的示例数据。然后将 .zip 文件的内容解压到本地目录。

[AVIRIS3_Reflectance.zip

691.6 MB

下载](assets/AVIRIS3_Reflectance.zip)

打开并显示地表反射率图像

  1. 从菜单栏，选择 File > Open。出现 Open 对话框。
  2. 转到您保存示例数据的位置，选择文件 AVIRIS3_Refl_MountainPassCA.dat。
  3. 点击 Open。图像被添加到图层管理器并显示在图像窗口中。这是一幅加利福尼亚州芒廷帕斯矿的 AVIRIS-3 高光谱图像。

该图像已使用 ENVI 中的快速大气校正 (QUAC®) 工具进行了大气效应校正，具体步骤参见《预处理 AVIRIS-3 辐射率数据》快速指南。

反射率图像中的数据值代表反射率的百分比（0 到 100%）。QUAC 会自动将反射率数据缩放 10,000 倍以生成整型数据，这比浮点数据占用的磁盘空间更少。例如，像元值 3900 代表该波段的反射率值为 0.39 或 39%。

如果您计划将图像光谱与参考光谱（例如光谱库或光谱仪数据）进行比较，那么图像的反射率值范围应为 0 到 1，而不是 0 到 10,000。这是因为大多数光谱库和光谱仪的反射率值范围是 0 到 1。将反射率图像缩放到相同的范围将有助于直接比较。

这并非总是强制步骤。它取决于您的预期应用。如果您正在计算一个简单的波段比值或光谱指数（将一个波段除以另一个波段），则无需进行缩放。

在本练习中，您将使用 Band Math 工具将反射率值除以 10,000。

缩放反射率数据

  1. 在工具箱的搜索窗口中，输入 band math。
  2. 双击 Band Math 工具。出现 Band Math 对话框。
  3. 在 Enter an expression 字段中，输入 b1 / 10000. 务必在末尾加上句点。这将创建一个浮点图像。
  4. 点击 Add to List 按钮。该表达式被添加到 Previous Band Math Expressions 字段中。

  1. 点击 OK。出现 Variables to Band Pairings 对话框。
  2. 点击 Map Variable to Input File 按钮。出现 Band Math Input File 对话框。
  3. 选择 AVIRIS3_Refl_MountainPassCA.dat 并点击 OK。Band Math Input File 对话框关闭。数学表达式将应用于反射率图像的所有波段。
  4. 输入输出文件名 AVIRIS3_Refl_Scaled.dat。
  5. 在 Variables to Band Pairings 对话框中点击 OK。ENVI 将数学表达式应用于整个图像。处理完成后，缩放后的反射率图像被添加到图层管理器并显示在图像窗口中。它看起来与原始图像没有任何不同。

接下来，您将检查每个波段的反射率值范围，以查找并移除异常值。

检查反射率值

有时，QUAC 和 FLAASH 大气校正工具生成的图像中可能会有少数像元的 DN 值低于 0 或高于 1。如果是这样，这些像元在大气校正过程中建模不佳。值高于 1 可能是由图像中的云或其他高度饱和的地物引起的。根据它们低于 0 或高于 1 的程度，您可以创建一个掩膜来忽略这些像元，或者将它们分别设为 0 或 1。

  1. 在图层管理器中，右键单击 AVIRIS3_Refl_Scaled.dat 并选择 Quick Stats。两个进度对话框显示统计计算状态，然后出现 Statistics View 对话框。
  2. 查看对话框下半部分的 Basic Stats 表。滚动浏览所有波段。

没有一个“最小值”低于 0；然而，所有“最大值”都高于 1。直方图中的顶部红线表示所有波段中的最大像元值。

但是，“平均值”列和直方图中的黑线显示，平均像元值通常集中在 0.2 左右。值大于 1 的像元很少且分散。这些异常值会影响光谱分析的准确性；应使用掩膜将它们从图像中排除。

  1. 关闭 Statistics View 对话框。

应用掩膜

在本练习中，您将使用一个已创建好的掩膜。它将值大于 1 的像元设为“无数据”，以便当该图像用于光谱分析时，ENVI 会忽略它们。有关创建掩膜的说明，请参阅《创建和应用掩膜》快速指南。

在以下步骤中，您将创建一个应用了掩膜的 AVIRIS3_Refl_Scaled.dat 图像副本。

  1. 从菜单栏选择 File > Open。
  2. 转到您保存示例数据的位置，选择文件 ClipMask.dat。
  3. 点击 Open。掩膜被添加到图层管理器并显示在图像窗口中。掩膜图像的大部分像元值为 1（白色）。当您将掩膜应用于缩放后的反射率图像时，这些像元将保留其原始值。掩膜中的黑色像元对应于反射率图像中值大于 1 的像元。这些像元在下方用红圈标出。它们主要与白色建筑物和车辆上高度饱和的像元相关联。

  1. 取消勾选图层管理器中的所有图层以隐藏它们。
  2. 从菜单栏，选择 File > Save As > Save As (ENVI, NITF, TIFF, DTED)。出现 Data Selection 对话框。
  3. 选择 AVIRIS3_Refl_Scaled.dat。
  4. 点击 Mask 按钮。出现 Mask Selection 对话框。
  5. 选择 ClipMask.dat，然后点击 OK。

  1. 在 Data Selection 对话框中点击 OK。出现 Save File As Parameters 对话框。
  2. 在 Data Ignore Value 字段中输入 0。
  3. 点击 Output Filename 旁边的 Browse 按钮。
  4. 导航到首选输出目录，并将输出文件命名为：AVIRIS3_Refl_Preprocessed.dat。
  5. 点击 OK。处理完成后，应用了掩膜的反射率图像被添加到图层管理器并显示在图像窗口中。
  6. 在图层管理器中，右键单击 AVIRIS3_Refl_Preprocessed.dat 并选择 Quick Stats。出现 Statistics View 对话框。
  7. 验证“最大值”列中的任何像元值均不超过 1.0。请注意，直方图中的顶部红线（代表最大像元值）没有超过 1.0。

  1. 练习到此结束。

现在您拥有了一幅值范围在 0.0 到 1.0 之间的地表反射率图像，代表了 0 到 100% 的反射率。您可以将此图像用于需要比较图像光谱与光谱库光谱的应用中。

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